GPS接收机射频前端设计与高动态、低信噪比捕获方法

"该文是西安理工大学硕士研究生李杨的学位论文，主要研究了GPS射频前端设计和GPS信号捕获方法，导师为席晓莉副教授。文章着重探讨了在高动态和低信噪比环境下的GPS信号捕获技术，并提出了相应的解决方案。" GPS系统是全球定位系统，它依赖于精确的时间同步和射频信号处理来确定地球上任何位置的精确坐标。射频前端是GPS接收机的关键组成部分，负责将接收到的无线电信号转换为可用的基带信号，其性能直接影响接收机的灵敏度和整体性能。GPS信号捕获则是接收机识别并锁定卫星信号的过程，对于在复杂环境（如高动态或低信噪比环境）下保持定位精度至关重要。 在高动态环境下，例如飞机、车辆或移动设备上的GPS接收机，需要快速准确地捕获信号。论文研究了基于码相位的FFT捕获方法和基于载波的FFT捕获方法，这两种方法均能提高捕获速度，前者通过一次性搜索所有码相位点，后者则能在一个码相位单元内完成多普勒频率搜索，两者都比传统的滑动相关方法更高效。 在低信噪比环境下，GPS信号可能被噪声严重干扰，使得捕获变得困难。论文分析了相干积分和非相干积分算法的优缺点，并提出了一种差分相干方法，这种方法可以克服比特翻转和平方损耗问题，显著提升在低信噪比条件下的捕获性能。 此外，论文还涉及了捕获门限的设定，特别是自适应门限中的噪声功率估计，提出了三种有效的估计方法。为了优化检测性能，论文对比了唐搜索检测器和N中取M搜索检测器，推导了相关概率计算公式，并通过数值模拟探讨了参数选择对捕获性能的影响，为实际应用提供了理论指导。 关键词：GPS射频前端、高动态、低信噪比。